[发明专利]一种无人机喷施规划方法

权利要求书

1.一种无人机喷施规划方法，其特征在于，包括数据规划、喷施流量规划、飞行航线规划、最佳载荷规划以及起航预警规划，其中，

数据规划：存储或检索数据库中的农田信息及无人机喷施作业参数，通过调用农田信息及无人机喷施作业参数生成无人机喷施作业区域边框；其中，所述农田信息包括农田编号、农田长度m、农田宽度n及农田地理位置信息；所述无人机喷施作业参数包括无人机编号、续航时间、最大载荷量Z_M、空载净重、电池容量；

喷施流量规划：通过设置无人机喷施作业参数，在所述无人机喷施作业区域边框内生成无人机的飞行航点，其中，所述无人机喷施作业参数包括喷幅宽度d、飞行航点半径、喷施流量L_P、作业时的飞行速度V_P及飞行高度；所述无人机喷施作业参数的数据通过协议打包到通信消息包中，并通过通信模块传输给无人机飞控，同时设置的无人机喷施作业参数会作为实参传给航点生成函数；

飞行航线规划，所述飞行航线规划包括以下步骤，

(1)选取无人机起飞点并根据无人机喷施作业区域边框建立直角坐标系，起飞点为平面坐标系的原点，无人机喷施作业区域边框的四个顶点坐标分别为A(0，0)、B(0，n)、C(m，n)、D(m，0)；

(2)根据所述无人机喷施作业参数中的喷幅宽度d及喷施作业的全覆盖航线预设算法生成无人机喷施作业飞行航线预设图；

其中，所述全覆盖航线预设算法包括以下步骤：

(2-1)根据所述无人机喷施作业区域边框的顶点A(0，0)，B(0，n)、农田长度m，农田宽度n，喷施流量L_P，设置第一个航点的坐标为:(d/2，0)，第二个航点的坐标为：(d/2，n)，第三个航点的坐标为：(3d/2，n)，第四个航点的坐标为：(3d/2，0)；

(2-2)设置第五个航点至第2m/d个航点坐标为：

(2-3)第一个航点与第二个航点连接成竖直航线段，第二个航点与第三个航点连接成横向航线段，第三个航点与第四个航点连接成竖直航线段……第(2m/d)-1个航点与第2m/d个航点连接，依次连接所有航点，构成连续的飞行航线，即得到无人机喷施作业的全覆盖航线，其中，竖直航线段的长度为n，横向航线段的长度为d；

(3)根据所述无人机喷施作业飞行航线预设图中的无人机喷施作业飞行航线计算无人机喷施作业总航程H_Z，根据所述无人机最大载荷Z_M、喷施流量L_P及喷施作业时的飞行速度V_P计算无人机最大载荷Z_M下的喷施航程H_M；

(4)根据所述无人机喷施作业总航程H_Z及最大载荷Z_M下的喷施航程H_M计算无人机的返航次数j；

(5)根据返航次数j及航线规划算法对无人机喷施作业飞行航线进行规划，得到无人机作业的补给点及返航点；

最佳载荷规划：基于规划后的无人机喷施作业飞行航线，采用有效载荷算法对无人机单作业架次的作业载荷进行规划，得到无人机单作业架次的最佳作业载荷Z_d；

其中，所述有效载荷算法的步骤为：

(S1)通过航线规划算法，获取无人机单作业架次作业的喷施航程H_d；

(S2)获取无人机作业时的飞行速度为V_P，单位m/s，喷施流量I_P，单位ml/s,根据单作业架次作业的喷施航程H_d，计算单次作业需要时间为单作业架次的最佳作业载荷Z_d＝I_Pt_d；

(S3)获取无人机的返航次数j，将最佳作业载荷Z_d分配给(j-1)作业架次；

(S4)计算第j次作业的最佳作业载荷Z_d，其计算公式为式中H_z为无人机喷施作业总航程；

起航预警规划：获取无人机的实时剩余电量，并预判无人机下一作业架次所需的电量，通过比较实时剩余电量与下一作业架次所需的电量的大小来对无人机起航做预警。